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1、大学物理实验：夫兰克赫兹 19141914年，夫兰克（年，夫兰克（J JFrankFrank）和赫兹）和赫兹(G.Hertz)(G.Hertz)用慢电子与稀薄气体原子碰撞的方法，用慢电子与稀薄气体原子碰撞的方法，使原子从低能级激发到较高能级。通过测量电子使原子从低能级激发到较高能级。通过测量电子和原子碰撞时交换某一定值的能量，直接证明了和原子碰撞时交换某一定值的能量，直接证明了原子内部量子化能级的存在，证明了原子发生跃原子内部量子化能级的存在，证明了原子发生跃迁时吸收和发射的能量是完全确定的，不连续的。迁时吸收和发射的能量是完全确定的，不连续的。给玻尔的原子理论提供了直接的而且是独立于光给玻尔
2、的原子理论提供了直接的而且是独立于光谱研究方法的实验证据。由于此项卓越的成就，谱研究方法的实验证据。由于此项卓越的成就，他俩获得了他俩获得了19251925年的诺贝尔物理学奖。年的诺贝尔物理学奖。 本实验是物理中的一个经典实验，曾获本实验是物理中的一个经典实验，曾获诺贝尔物理学奖诺贝尔物理学奖 当电子通过当电子通过KgKg空间进入空间进入gA gA 空间时。如果空间时。如果能量大于能量大于eVeV3 3就能达到板极形成板极电流。如就能达到板极形成板极电流。如果电子在果电子在KgKg空间与氖原子发生了非弹性碰撞空间与氖原子发生了非弹性碰撞后，电子本身剩余的能量小于后，电子本身剩余的能量小于eVe
3、V3 3，则电子不，则电子不能到达板极，板极电流将会随栅极电压增加能到达板极，板极电流将会随栅极电压增加而减少。而减少。 随着随着V V2 2的增加，电子能量增加，当电子与的增加，电子能量增加，当电子与氖原子碰撞后还留下足够的能量，氖原子碰撞后还留下足够的能量， 可以克服可以克服gAgA空间的减速场而到达板极空间的减速场而到达板极A A时，板极电流又时，板极电流又开始上升。如果电子在开始上升。如果电子在KgKg空间得到的能量空间得到的能量eVeV2E2E时，电子在时，电子在KgKg空间会因二次弹性碰撞空间会因二次弹性碰撞而失去能量，而造成第二次板极电流下降而失去能量，而造成第二次板极电流下降。
4、在在V VgKgK较高的情况下，电子在跑向栅极的路程中，将与较高的情况下，电子在跑向栅极的路程中，将与氖原子发生多次非弹性碰撞。只要满足氖原子发生多次非弹性碰撞。只要满足V VgKgKnVnV0 0(n=1(n=1，2 2，)，就会发生这种碰撞。在，就会发生这种碰撞。在I IA A-V-VgAgA曲线上将出曲线上将出现多次下降。对于氖，曲线上相邻两峰（或谷），对现多次下降。对于氖，曲线上相邻两峰（或谷），对应的应的V V2 2之差，即为原子的第一激发电位。我们将观察之差，即为原子的第一激发电位。我们将观察到如图所示的到如图所示的I IA A-V-V2 2曲线。曲线。三、实三、实 验验 仪仪 器
5、器 设设 备备整体实验装置整体实验装置弗兰克弗兰克赫兹管赫兹管电源与电流放大装置电源与电流放大装置示波器示波器夫兰克夫兰克- -赫兹管赫兹管板极板极A A栅极栅极G2G2阴极阴极K K灯丝灯丝栅极栅极G1G1数字显示窗功能选择旋钮U2输出UI输出温度，电压，电流选择旋钮I板极电流输入外节电表测试孔PC机接口U2调节U1调节U3调节电源与电流放大装置四、实四、实 验验 内内 容容1 1、调节调节U2U2，U3U3在示波器上显示在示波器上显示U2-IPU2-IP的曲线的曲线单扫描的动态过程请点击下图观看2、采用手动法逐点测量U2-IP的实验过程的实验过程 点击图形观察点击图形观察五、数五、数 据据
6、 处处 理理方法方法1、用待定系数法处理测量数据：用待定系数法处理测量数据： 因为金属电极存在接触电位差因为金属电极存在接触电位差U UJ J，因此测量，因此测量中氖的第一激发电位不是中氖的第一激发电位不是18.6V18.6V，而是存在一定的差，而是存在一定的差距，因此必须进行适当的数据处理。距，因此必须进行适当的数据处理。 设：设： 为各峰值点电压的顺序（为各峰值点电压的顺序（1 1，2 2，33） 为各峰值点的栅极电压为各峰值点的栅极电压则则从一系列线形方程中计算待定系数从一系列线形方程中计算待定系数 A A，B B从而求从而求出第一激发电位与接触电位差。出第一激发电位与接触电位差。方法方
7、法方法方法2:2:2:2:用逐差法处理数据用逐差法处理数据: :由前面的讨论可知，由前面的讨论可知，IPVGKIPVGK曲线上相邻两峰值所对应曲线上相邻两峰值所对应的加速电压的差值就是氖原子的第一激发电位的加速电压的差值就是氖原子的第一激发电位VoVo，用逐差，用逐差法处理数据，可使法处理数据，可使VoVo求得更准确求得更准确假设已测出假设已测出n0n0个峰，那么逐差区间的数目可取为个峰，那么逐差区间的数目可取为 为偶数为偶数 为奇数为奇数于是于是 i i1 1，2 2，其中其中(V(Vgkgk)j)j是第是第i i个峰值所对应的加速电压个峰值所对应的加速电压, ,然后对然后对n n个个VojVoj取平均，则取平均，则把把VoVo与公认值与公认值18.6V18.6V比较，算出相对误差。数据记录表比较，算出相对误差。数据记录表格自行设计格自行设计
